问题 问答题

氢气还原氧化铜所得的红色固体可能是铜与氧化亚铜的混合物,已知Cu2O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应,生成Cu2+和单质铜.

(1)现有8克氧化铜被氢气还原后,得到红色固体6.8克,其中含单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是______;

(2)若将6.8克上述混合物与足量的稀硫酸充分反应后过滤,可得到固体______克;

(3)若将6.8克上述混合物与一定量的浓硝酸充分反应,

①生成标准状况下1.568升的气体(不考虑NO2的溶解,也不考虑NO2与N2O4的转化),则该气体的成分是______,其物质的量之比是______;

②把得到的溶液小心蒸发浓缩,把析出的晶体过滤,得晶体23.68.经分析,原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中.求所得晶体的化学式为______.

答案

(1)n(CuO)=

8g
80g/mol
=0.1mol,氧元素的物质的量=n(CuO)═铜元素的物质的量=0.1mol;固体由CuO生成Cu和

Cu2O,减少的质量为氧元素的质量,即8g-6.8g=1.2g,减少的氧元素的物质的量=

1.2g
16g/mol
=0.075mol,所以Cu2O中氧元素的物质的量=0.1mol-0.075mol=0.025mol,所以n(Cu2O)=0.025mol,根据铜元素守恒得n(Cu)=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol,所以单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是2:1.

故答案为:2:1.

(2)n(Cu)=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol,所以m(Cu)=0.05mol×64g/mol=3.2g,

氧化亚铜的质量=6.8g-3.2g=3.6g.

氧化亚铜和稀硫酸反应,铜和稀硫酸不反应,设氧化亚铜和稀硫酸反应生成铜的质量为x.

氧化亚铜和稀硫酸反应的方程式为:

Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O

144g             64g

3.6g             x

x=1.6g

所以可得到固体的质量=3.2g+1.6g=4.8克

故答案为:4.8克.

(3)①通过②分析知,6.8克的铜和氧化亚铜的混合物与硝酸反应相当于4.8克的铜与硝酸反应.

设铜与硝酸反应全部生成二氧化氮,二氧化氮的体积为:

Cu+4HNO3=Cu(NO32+2NO2 ↑+2H2O

 64g               44.8L

4.8g                3.36L                   

设铜与硝酸反应全部生成一氧化氮,一氧化氮的体积为:

3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O

192g                44.8L

4.8g               1.12L

  1.12L<1.568l<3.36L,所以该气体是二氧化氮和一氧化氮的混合物.

设生成一氧化氮的物质的量为ymol,生成二氧化氮的物质的量为zmol.

3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O  

192g                   2mol

 96yg                 ymol

Cu+4HNO3=Cu(NO32+2NO2 ↑+2H2O

64g                 2mol

32zg                zmol

y+z=
1.568L
22.4L/mol
96y+32z=4.8

y=0.04
z=0.03

所以一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为4:3.

故答案为:NO、NO2; 4:3.

  ②根据铜元素守恒知,氧化铜中的铜全部转化为硝酸铜中的铜离子,为0.1mol,原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中,所以晶体中铜离子的物质的量为0.08mol,根据化学式知,晶体中硝酸铜的物质的量=铜离子的物质的量=0.08mol,

m(Cu(NO32)=0.08mol×188g/mol=15.04g<23.68g,所以晶体中有水,水的物质的量=

23.68g-15.04g
18g/mol
=0.48mol,硝酸铜与水的物质的量之比=0.08mol:0.48mol=1:6,所以其化学式为Cu(NO32•6H2O.

故答案为Cu(NO32•6H2O.

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